大規模計測と光操作の融合による海馬ニューロンの神経相関と投射構造の解明

• 研究課題/領域番号: 16K14554
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐々木 拓哉 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (70741031)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 海馬 / 光操作 / テトロード電極 / 光遺伝学 / 虚血 / 局所場電位 / マルチユニット記録 / 場所細胞 / オプトジェネティクス / 神経回路 / 領域間投射

研究成果の概要

本研究開始時には、必要な装置が整っていなかったため、まずは電気生理計測法と光操作法が確立を行った。ラット脳の光に応答する脳領域に光ファイバーを介して光を照射し、照射領域から直接、電気生理信号を得るための電極の開発を試みた。本ツールの作動を確認するため、簡易的な動物モデルとして、光感受性分子を血管内に注入し検討を行った。この条件下では脳血管へ光感受性分子ローズベンガルを注入すると、その部位の脳血管が閉塞し、神経活動が著しく変動することを確認した。本研究成果の一部は、Neuroscience Research誌に掲載された。光刺激に対応した神経応答が見られたことから、必要な技術確立が確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Monitoring brain neuronal activity with manipulation of cardiac events in a freely moving rat (2018)
  • 著者名/発表者名: Shikano Yu、Ikegaya Yuji、Sasaki Takuya
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: in press ページ: 56-62
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.02.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporally coordinated spiking activity of human induced pluripotent stem cell-derived neurons co-cultured with astrocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kayama Tasuku、Suzuki Ikuro、Odawara Aoi、Sasaki Takuya、Ikegaya Yuji
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 495 号: 1 ページ: 1028-1033
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dentate network activity is necessary for spatial working memory by supporting CA3 sharp-wave ripple generation and prospective firing of CA3 neurons (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Takuya、Piatti Ver?nica C.、Hwaun Ernie、Ahmadi Siavash、Lisman John E.、Leutgeb Stefan、Leutgeb Jill K.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 21 号: 2 ページ: 258-269
  • DOI: 10.1038/s41593-017-0061-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial Representation of Hippocampal Place Cells in a T-Maze with an Aversive Stimulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Okada Sakura、Igata Hideyoshi、Sasaki Takuya、Ikegaya Yuji
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 11 ページ: 101-101
  • DOI: 10.3389/fncir.2017.00101
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous Recordings of Central and Peripheral Bioelectrical Signals in a Freely Moving Rodent (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Takuya、Nishimura Yuya、Ikegaya Yuji
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 40 号: 5 ページ: 711-715
  • DOI: 10.1248/bpb.b17-00070
  • NAID: 130005631967
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective attenuation of electrophysiological activity of the dentate gyrus in a social defeat mouse model (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoki, Y. Nishimura, T. Hondrich, R. Nakayama, H. Igata, T. Sasaki, Y. Ikegaya
  • 雑誌名: Journal of Physiological Sciences 巻: 印刷中
  • NAID: 40021238455
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new device for the simultaneous recording of cerebral, cardiac, and muscular electrical activity in freely moving rodents (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Okada, H. Igata, T. Sakaguchi, T. Sasaki, Y. Ikegaya
  • 雑誌名: Journal of Pharmacological Sciences 巻: 132 号: 1 ページ: 105-108
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2016.06.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Homeostatic changes in neuronal network oscillations in response to continuous hypoperfusion in the mouse forebrain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Nishimura, R. Abe, T. Sasaki*, Y. Ikegaya*
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: in press ページ: 28-34
  • DOI: 10.1016/j.neures.2016.02.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Early Failures Benefit Subsequent Task Performance. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Igata, T. Sasaki*, Y. Ikegaya*
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 21293-21293
  • DOI: 10.1038/srep21293
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Revealing brain-body circuits using large-scale electrophysiological recordings (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sasaki
  • 学会等名: Nepal-Japan symposium on Neuroscience and Medicine in conjunction with 2nd annual meeting of the Neuroscience society of Nepal
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海馬リップル波の発生機構と生理的意義の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 平成29年度記憶研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢末梢連関の視点を取り入れた行動研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 動物心理学会、動物行動学会合同学会 若手シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢末梢連関の神経生理動態の包括的解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 第４回包括的緩和医療科学学術研究会/第５回Tokyo疼痛緩和次世代研究会 合同研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢末梢関連を網羅するシステム薬理学的アプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 招待講演
• [学会発表] 中枢末梢連関を網羅するシステム薬理学的アプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 日本薬学会第137年会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県仙台市）
  • 招待講演
• [学会発表] 脳細胞ネットワークの機能動態とその破綻機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 第90回日本薬理学会年年会
  • 発表場所: 長崎パブリックホール（長崎県長崎市）
  • 招待講演
• [学会発表] Planning future behavior based on spatial learning and memory (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sasaki
  • 学会等名: 2nd UK-Japan FoS symposium
  • 発表場所: ミルトン・キーンズ（英国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The role of hippocampal networks in support of spatial working memory (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sasaki
  • 学会等名: Modeling Neural Activity (MONA)2 conference
  • 発表場所: ハワイ（米国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 行動適応における海馬場所細胞の活動パターンの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木拓哉
  • 学会等名: 次世代脳冬のシンポジウム3領域合同若手シンポジウム
  • 発表場所: 学術総合センター（東京都千代田区）
  • 招待講演
• [学会発表] Hippocampal Network Dynamics for Memory-based Planning of Future Behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sasaki
  • 学会等名: 7th International neural microcircuit conference
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 国際学会 / 招待講演